在视觉技术尚未发展成熟且规模化应用之前，工业领域的自动化实现往往依赖于预编程的机械臂来完成重复机械化的劳动任务。但是随着场景的复杂度提高，预编程设定机械臂工作的模式越来越难以覆盖所有作业的场景，在产线上需要越来越多的人工介入操作机械臂才能完成，由此也产生了大量的人力成本。

因此，近十年来工业上逐渐出现了采用相机拍摄，图像处理的方式引导机械臂去完成各种非结构化场景的任务，由此来解放人工生产力，进一步实现24小时工业自动化的需求。而相机+机械臂的应用组合，我们称之为手眼系统。

手眼系统

相机+机械臂组成的手眼系统，如同人的眼睛和手，眼睛看到东西后，让手能够准确的移动到物体的位置并抓取。相机所能看到的图像是2D屏幕，而手的移动是在3D空间中，因此手眼系统的功能就是能够将相机所拍摄到的2D画面，转换为手所在的3D空间的坐标。

常见的手眼系统有两种安装形式：

图a)的安装方式，相机安装在机械臂上，称之为眼在手上(eyeinhand)；图b)的安装方式，相机固定在机械臂之外的安装架上，称之为眼在手外(eyetohand)。

无论是眼在手上还是眼在手外，本质上都是将相机图像中的像素坐标系，转换到机械臂所在的空间坐标系中。

手眼系统标定的意义就是找到从相机画面的像素坐标系转换到机械臂所在的三维空间的机械臂坐标系的变换过程，从而实现通过像素坐标以及到目标的距离可以准确的求解目标在机械臂坐标空间的三维坐标。

其中转换过程可以分为相机部分和机械臂部分，相机部分包含

像素坐标系

图像坐标系

相机坐标系

机械臂部分包含

基座坐标系

末端坐标系

夹具/工具坐标系

由于相机部分的坐标转换具备相同的规律和方法，而机械臂坐标根据使用夹具/工具的不同可能会有不同的结果，所以

我们在做手眼标定时，往往标定的是相机到机械臂末端(法兰盘)的变换关系，机械臂末端的坐标是可以直接读取并且保证精度。

我们接下来描述的机器人坐标都认为是机械臂末端法兰盘的坐标，机械臂基座坐标系、工具坐标系转换的这一部分通常由机器人集成商来完成，对于视觉应用我们先不讨论机器人坐标部分，我们先只

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